微波消解-氫化物發(fā)生原子吸收法測定食品和調(diào)味品中微量砷

馮 波，田 娟，焦義叢，劉永剛

(梅花生物科技集團股份有限公司分析測試中心，河北 廊坊 065001)

砷存在于自然環(huán)境中[1]，主要來源于空氣、食物和水中，具有毒性，可引起呼吸系統(tǒng)疾病、胃腸疾病、肝疾病、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、血液中砷中毒和糖尿病等[2]。對食物中砷含量測定是非常有必要的。國標GB/T 5009.11—2003《食品中總砷及無機砷的測定》中推薦氫化物原子熒光法、銀鹽法、砷斑法、硼氫化物還原比色法4種測定總砷的方法[3]，氫化物原子熒光光譜法[4-8]已廣泛用于總砷的測定。目前，文獻總砷測定已有電感耦合等離子體質(zhì)譜(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)法[9-11]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜(inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES)法[12-13]、拉曼光譜法[14]、電熱原子吸收法[15]、懸浮進樣-氫化物原子吸收光譜法[16]等。樣品前處理多采用干法灰化和濕法消解，懸浮進樣和微波消解也有應(yīng)用。微波消解省去了冗長的樣品前處理過程，具有耗酸量小、污染小、消解速度比電熱板提高4～100倍，自動化程度高、樣品重復(fù)性好等優(yōu)點，本實驗在最佳條件下，建立微波消解-氫化物原子吸收法測定痕量砷的方法，旨在實現(xiàn)對食品中總砷含量的測定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

GBW 10015菠菜、奶粉樣品 梅花生物科技集團股份有限公司檢測分析中心；味精預(yù)混料、調(diào)味品樣品 梅花集團通遼生產(chǎn)基地。

砷標準儲備液(1000μg/mL) 中國計量科學(xué)研究院；硝酸(MOS級)、鹽酸(優(yōu)級純)、過氧化氫(30%)、硼氫化鈉 美國Sigma公司；氫氧化鈉(優(yōu)級純)。

砷標準工作液(1μg/mL)：移取標準儲備液(1000μg/mL)50μL于50mL容量瓶中，加鹽酸2%(V/V)稀釋定容至刻度；硼氫化鈉(10g/L)溶液：稱取1.000g的硼氫化鈉、0.2500g氫氧化鈉，加水溶解，定容至100mL，臨用時現(xiàn)配；鹽酸2%(V/V)：移取10mL 鹽酸(優(yōu)級純)加入500mL水中，稀釋至1000 mL；抗壞血酸(100g/L)溶液：稱取2.500g的抗壞血酸，加水溶解，定容至25mL，臨用時現(xiàn)配。

1.2 儀器與設(shè)備

ZEEnit 700p原子吸收分光光度計、HS-55型氫化物發(fā)生器、原子吸收砷空心陰極燈 德國耶拿儀器公司；Master 40罐高通量密閉微波消解/萃取工作站 上海新儀微波化學(xué)有限公司；超純水器一體機 美國Millipore公司。所用玻璃器皿在使用前用3%的硝酸浸泡過夜，用自來水沖洗干凈，再用去離子水沖洗多次，烘干后使用。

砷空心陰極燈波長193.7nm，燈電流6.0mA；光電倍增管負高壓524V；石英池溫度980℃；氣體流量25L/h；泵速檔次3檔；吹掃時間40s；預(yù)清洗時間10s；采用峰面積讀數(shù)；積分時間30s；調(diào)零時間1s；延遲時間1s；進樣體積5mL。

1.3 方法

1.3.1 總砷的測定

稱取試樣0.4g(精確到0.0001g)于消解罐中，加入5mL硝酸、1mL過氧化氫，放入微波消解儀中，按表1設(shè)置程序進行消解。消解完全后冷卻至50℃取出。冷卻至室溫后，將消化液轉(zhuǎn)移至燒杯中，用5mL水洗滌消解罐，洗滌液合并到燒杯中，放置電熱板上于130℃加熱趕酸。消化液剩余1～2mL時，取下冷卻，再加入5mL去離子水，再次趕酸。消化液剩余1～2mL時，取下冷卻至室溫。將消化液轉(zhuǎn)入25mL容量瓶中，用2%鹽酸少量多次洗滌燒杯，洗滌液合并于容量瓶中，加入2mL抗壞血酸，用2%鹽酸定容至刻度，混勻備用；同時做試劑空白。

表 1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion procedure

1.3.2 標準曲線的繪制

分別吸取0、50、100、150、200、250μL砷標準工作液(1μg/mL)于25mL容量瓶中，各加入2mL抗壞血酸，用2%鹽酸定容，搖勻，即為0、2、4、6、8、10μg/L砷系列標準溶液。

2 結(jié)果與分析

2.1 儀器參數(shù)的優(yōu)化

預(yù)清洗時間和吹掃時間的選擇：HS-55型氫化物發(fā)生器采用批量模式，設(shè)定預(yù)清洗時間和吹掃時間，可以有效降低樣品每次進樣之間的影響。預(yù)清洗時間越長，吸光度越低，為此，選擇10s。吹掃時間有助于及時吹除管壁上的水霧，對吸光度影響不是很大，為此，選擇40s。

2.2 氫化物發(fā)生條件的優(yōu)化

硼氫化鈉質(zhì)量濃度對吸光度的影響也很明顯。硼氫化鈉質(zhì)量濃度過小，還原能力弱；而硼氫化鈉質(zhì)量濃度過高，會產(chǎn)生大量氫氣造成靈敏度下降。實驗表明，當硼氫化鈉質(zhì)量濃度在10g/L時，信號最好。

介質(zhì)的酸度是影響氫化物發(fā)生效率的重要因素。通過實驗考察了砷(5μg/L)在不同體積分數(shù)(0.5%～3%)鹽酸溶液介質(zhì)中氫化物發(fā)生效果。在鹽酸溶液的體積分數(shù)為1.5%～3%范圍內(nèi)，砷的吸光度較高。本實驗選用體積分數(shù)為2%的鹽酸介質(zhì)用于氫化物發(fā)生。結(jié)果見圖1。

圖 1 鹽酸溶液體積分數(shù)對吸光度的影響Fig.1 Effect of HCl concentration on the absorbance of the reaction system

2.3 共存離子的干擾

對常見元素做干擾實驗，結(jié)果表明：1000倍的Fe3+、Zn2+，1000倍的Hg，200倍的Pb2+、Cu2+對200μg/kg砷的測定無干擾?？紤]到樣品中共存元素的含量，可認為常見離子不干擾砷的測定。

2.4 檢出限及精密度

在最佳條件下，總砷的線性方程為y=0.35504x＋0.6131，線性范圍0.51～25μg/L，相關(guān)系數(shù)為0.999。空白溶液經(jīng)連續(xù)11次測定，根據(jù)空白溶液連續(xù)測定11次標準偏差(RSD)的3倍除以校準曲線的斜率，得到儀器檢出限(3σ)為0.17μg/L。根據(jù)空白溶液連續(xù)測定11次RSD的10倍除以校準曲線的斜率，得到定量限為0.51μg/L。

將0.4g食品及調(diào)味品樣品制備成25mL溶液用于氫化物發(fā)生測定總砷，方法的定量限為0.016μg/g。

連續(xù)測定8μg/L砷標準溶液11次，儀器精密度(RSD)為4.1%。

2.5 樣品分析

應(yīng)用本方法對標準物質(zhì)進行總砷含量測定，測定結(jié)果列于表2。本方法測定的總砷含量與參考值對比，Z＜|2|，結(jié)果滿意。根據(jù)Horwitz公式計算Z值。Z≤|2|滿意；|2|＜Z＜|3|可疑或有問題；Z≥|3|不滿意。計算公式如下：

式中：X為測定值；Xt為指定值；C為指定值(106)；MR為10-6。

表 2 標準物質(zhì)測定(n=3)Table 2 Determination of total As in standard materials (n=3)

應(yīng)用本方法對菠菜GBW 10015進行天間重復(fù)性及加標回收實驗，同時對分析檢測中心總砷含量較高的味精預(yù)混料和奶粉兩種樣品進行了總砷含量測定及加標回收實驗，測定結(jié)果見表3。

表 3 樣品測定與回收率(n=3)Table 3 Determination and recovery rate of total As in various samples (n=3)

結(jié)果表明，對菠菜GBW 10015進行天間重復(fù)性實驗，測定值滿意，平均加標回收率104%。對于不同類型的食品樣品，總砷的加標回收率為91.9%～111.0%，RSD(n=3)為0.1%～2.2%。

應(yīng)用本方法對5個批次調(diào)味品樣品進行了總砷含量測定，測定結(jié)果見表4。

表 4 調(diào)味品樣品測定(n=3)Table 4 Determination of total As in flavor samples (n=3)

結(jié)果表明，對于調(diào)味品樣品，總As含量均小于GB 2720—2003《味精衛(wèi)生標準》中理化指標總砷小于0.5mg/kg，可以放心食用。

3 結(jié) 論

以微波消解-氫化物發(fā)生原子吸收光譜法測定食品和調(diào)味品中總砷，具有準確、靈敏度高等特點，可用于食品和調(diào)味品中總砷的測定。

[1] DUKER A A, CARRANZA E J M, HALE M. Arsenic geochemistry and health[J]. Environ Intt, 2005, 31： 631-641.

[2] GUHA-MAZUMDER D N. Chronic arsenic toxicity & human health[J]. Indian J Med Res, 2008, 128： 436-447.

[3] GB/T 5009.11—2003 食品中總砷及無機砷的測定[S].

[4] 王洪彬. 氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定面粉中微量砷[J]. 巖礦測試, 2007, 26(6)： 503-504.

[5] 張小軍, 楊繼朋. 食品中砷和汞的微波消解熒光光譜測定法[J]. 職業(yè)與健康, 2009, 25(19)： 2052-2053.

[6] MATOS-REYES M N, CERVERA, CAMPOS R C. et al. Determination of arsenite, arsenate, monomethylarsonic acid and dimethylarsinic acid in cereals by hydride generation atomic fluorescence[J]. Spectrometry Spectrochim Acta Part B, 2007, 62(9)： 1078-1082.

[7] LI Zhongxi, YANG Xiaoming, GUO Yuanan, et al. Simultaneous determination of arsenic, antimony, bismuth and mercury in geological materials by vapor generation-four-channel non-dispersive atomic fluores-cence spectrometry[J]. Talanta, 2008, 74(4)： 915-921.

[8] CAVA-MONTESINOS P, CERVERA M L, PASTOR A, et al. Determination of As, Sb, Se, Te and Bi in milk by slurry sampling hydride generation atomic fluorescence spectrometry[J]. Talanta, 2004, 62： 175-184.

[9] 繆恩銘, 張艷紅, 王森，等. 用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定中草藥中的重金屬元素[J]. 分析測試學(xué)報, 2007, 26(8)： 185-186.

[10] 解楠, 葛宇, 徐紅斌, 等. 微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜測定香辛料中鉛砷鎘鉻銅錳鋅和鎳[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(2)： 195-197.

[11] 陳國友. 微波消解ICP-MS法同時測定蔬菜中14種元素[J]. 分析測試學(xué)報, 2007, 26(5)： 742-745.

[12] 景立新, 曹利力, 邱洪久, 等. ICP -AES法測定黃芪成分F3新制劑中微量元素[J]. 大連大學(xué)學(xué)報, 2004, 25(2)： 99-101.

[13] 張勝幫, 郭玉生, 夏碧琪. ICP-AES同時測定黃連上清片中多種微量元素的研究[J]. 溫州大學(xué)學(xué)報, 2004, 17(15)： 66-68.

[14] MULVIHILL M, TAO A, BENJAUTHRIT K, et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy for trace arsenic detection in contaminated water[J]. Angew Chem, 2008, 47： 6456 -6460.

[15] GONZáLEZ M, GALLEGO M, VALCáRCEL M. Determination of arsenic in wheat fliour by electrothermal atomic absorption spectrometry using a continuous precipitation dissolution flow system[J]. Talanta, 2001, 55(1)： 135-142.

[16] 孫漢文, 劉曉莉. 懸浮進樣-氫化物發(fā)生原子吸收法直接測定面粉中的微量砷[J]. 食品科學(xué), 2009, 30(6)： 160-162.